Java单例模式的饿汉和懒汉模式实现方式详解

什么是单例模式

保证某个类在程序中只存在一份实例，而不会创建多个实例，这样就会提高效率。

在单利模式中一般只提供一个getInstance()方法来获取实例对象，不提供setInstance()方法,目的是为了避免再实例化出其他实例对象。

其中单例模式中有两种模式一种是饿汉模式，一种是懒汉模式。

一.饿汉模式

1.饿汉模式的概念

饿汉模式就是在类加载的时候立刻会实例化，后续使用就只会出现一份实例。

2.饿汉模式代码

package thread.example;
//饿汉模式
public class HungrySingle {
//在类加载的时候就实例化了，类加载只有一次，所以值实例化出了一份该实例对象
    private static HungrySingle instance = new HungrySingle();
    public static HungrySingle getInstance() {
        return instance;
    }
}

3.多线程是否线程安全

在类加载的时候就已经实例化了，所以该实例化没有涉及到实例化的修改操作，只是进行读取操作。在多线程情况下是线程安全的。 

二.懒汉模式

1.懒汉模式的概念

在类加载的时候没有直接实例化，而是调用指定实例方法的时候再进行实例化，这样就能保证不想使用的时候也不会实例化。一般来说比饿汉模式的效率高。

2.单线程情况下的懒汉模式

package thread.example;
//单线程的懒汉模式
public class LazySingle {
    private static LazySingle instance = null;
    //只有在调用该方法的时候才实例化
    public static LazySingle getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new LazySingle();
        }
        return instance;
    }
}

3.多线程情况下的懒汉模式

（1）导致懒汉模式在多线程情况下的不安全原因

在多线程的情况下，由于可能两个线程都会得到一份instance=null，这是因为如果线程1修改了自己县城中的instance后还没来得及修改主内存中的instance，所导致线程2也实例化出了一份instance对象，这时候也就不再是单例模式了。主要导致该问题的是由于这里面涉及到了对instance的修改操作，失去了原子性，为了保证原子性，我们想到了加锁，从而实现线程安全问题。

（2）解决方法代码示例

版本1

package thread.example;
//多线程安全下的懒汉模式
    public class LazySingle {
        private LazySingle() {
    }
    private static LazySingle instance = null;
    //只有在调用该方法的时候才实例化
    public static synchronized LazySingle getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingle();
        }
        return instance;
    }
}

版本1的代码虽然保证了线程安全，但是每次调用该方法时还是会出现加锁解锁问题，为了进一步优化，我们可以减小锁的粒度来提高效率，因为加了锁之后也就和高并发无缘了，但我们还是想提高效率，所以才会进行优化。

版本2

双重if判断加锁提高效率

package thread.example;
 
public class SecurityLazyModle {
    private LazySingle() {
    }
    private static volatile SecurityLazyModle instance = null;//保证内存可见性，防止编译器过度优化(指令重排序)
    public static SecurityLazyModle getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized (SecurityLazyModle.class) {
                if(instance == null) {
                    instance = new SecurityLazyModle();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

版本2的解释说明

第一层if是为了判断当前是否已经把实例创建出来，第二层synchronized是为了使进入当前if中的线程来竞争锁，当拿到锁的线程进入到第三层if之后判断是否为空，不为空就是实例化对象，然后再释放锁，释放锁之后，instance已经不为空了，后面的线程就被阻挡在了第三层if这里了，之后再来访问getInstance()方法，发现该instance已经不为空了，也就不用再抢占锁资源了，因为竞争锁也消耗大量的时间。通过这样处理，既保证了线程安全，也提高了效率。

这里使用volatile是为了防止编译器优化导致的指令重排序，在进行new一个对象不是原子性操作，可以分为三步骤：

1. 1.分配内存空间

2. 2.实例化对象

3. 3.给变量赋值

对于上面的执行，如果1和3先执行了（假设2还没有完成），在第一层if外的线程这时候判断不为null,这时候就会直接返回该对象，但是这个对象只执行了一半，之后使用就会导致线程安全问题。

通过volatile就可以确保这3步骤必须执行完（无论顺序如何，最终都会执行完），外面的线程才可以执行，这时候就保证了该对象的完整性。

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